西南某地空管自動(dòng)化系統(tǒng)光纖KVM矩陣系統(tǒng)的分析與建議

祁振杰

民航貴州空管分局 貴州 貴陽 550005

引言

光纖KVM矩陣系統(tǒng)是一套通過光纖連接的信號(hào)切換于延長設(shè)備，此類設(shè)備是近年來空管自動(dòng)化系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)中，配套建設(shè)的一種新設(shè)備，旨在通過信號(hào)延長進(jìn)行設(shè)備的主機(jī)下沉引接，通過信號(hào)交換設(shè)備（光前矩陣主機(jī)），將多臺(tái)主機(jī)視頻輸出、鼠標(biāo)鍵盤輸入、串口、USB、音頻輸出等信號(hào)以矩陣交換的方式進(jìn)行信號(hào)的引接與輸出顯示。在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中建設(shè)實(shí)施過程中分析安裝、應(yīng)急、切換過程中對(duì)于光纖KVM矩陣系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)于該系統(tǒng)的維護(hù)以及后續(xù)改造實(shí)施，有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 背景與現(xiàn)狀

近年來，新建設(shè)的空管自動(dòng)化系統(tǒng)，提出一種“主機(jī)下沉”的建設(shè)與設(shè)計(jì)理念，通過將空管系統(tǒng)的終端主機(jī)與管制用戶觀看的顯示器分區(qū)安裝，放置在不同的安裝位置，為管制用戶提供一種舒適、噪音很小的工作環(huán)境。在以往的建設(shè)過程中，有使用Adderlink信號(hào)延長設(shè)備，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)延長主機(jī)與顯示端（包含鼠標(biāo)、鍵盤、串口、音頻等信號(hào)），近幾年來出現(xiàn)了一種稱為“光纖KVM矩陣系統(tǒng)”的信號(hào)延長的設(shè)備，將終端主機(jī)的各種信號(hào)從設(shè)備機(jī)房延長至顯示器端，并且可以通過切換、靈活調(diào)用不同主機(jī)的資源進(jìn)行顯示。

2 光纖矩陣的基本概念

光纖KVM矩陣系統(tǒng)主要包含3個(gè)基本概念。

光纖：進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，通過光纖傳輸介質(zhì)將顯示器與主機(jī)連接在一起。

KVM（Keyboard Video Mouse的縮寫），KVM通過直接連接鍵盤、視頻和鼠標(biāo)、串口、USB端口，能夠遠(yuǎn)程控制與訪問計(jì)算機(jī)資源。

矩陣：以陣列切換的方式將m路信號(hào)任意輸出至n路設(shè)備上的電子裝置，輸出的信號(hào)包含視頻、音頻、串口、USB等類型。

光纖KVM系統(tǒng)主要由3部分構(gòu)成：①CUP輸入端，將電腦鍵盤、鼠標(biāo)、視頻、音頻、串口、USB等信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸；②KVM主機(jī)，信號(hào)交換設(shè)備；③CON輸出端，將光信號(hào)還原為鍵盤、鼠標(biāo)、音頻、串口、USB等信號(hào)。這3部分的連接，依靠光纖傳輸介質(zhì)相連在一起。

作用描述：主機(jī)端矩陣盒子，負(fù)責(zé)將鍵盤、鼠標(biāo)、視頻、音頻、串口、USB等類型的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；KVM主機(jī)，負(fù)責(zé)m路輸入n路信號(hào)輸出的交換設(shè)備；顯示端矩陣盒子，負(fù)責(zé)將光信號(hào)還原為鼠標(biāo)、鍵盤、視頻、音頻、串口、USB等類型的信號(hào)。

3 光纖KVM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明

西南某地光纖KVM系統(tǒng)建設(shè)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 光纖KVM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

每個(gè)服務(wù)器主機(jī)輸出的信號(hào)源接入一臺(tái)CPU輸入端（主機(jī)端盒子），作用為將視頻信號(hào)、音頻、鼠標(biāo)、鍵盤、串口、USB轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后接入至光纖KVM主機(jī)中。

其中，CPU輸入端（主機(jī)端盒子）定制為兩個(gè)光纖口，光纖口1號(hào)通過光纖與光纖KVM主機(jī)（主用）進(jìn)行連接；光纖口2號(hào)通過光纖與圖1中光纖KVM主機(jī)（備用）進(jìn)行連接；其中，CON輸出端（顯示器端盒子）也為定制的兩個(gè)光纖口，光纖口1號(hào)通過光纖與光纖KVM主機(jī)（主用）的進(jìn)行連接；光纖口2號(hào)通過光纖與圖1中光纖KVM主機(jī)（備用）進(jìn)行連接。另外，設(shè)計(jì)中的每臺(tái)顯示器配備一個(gè)定制雙光纖口的CON輸出端（顯示端盒子），用于調(diào)出或切換本臺(tái)光纖KVM主機(jī)中接入的信號(hào)源用于管理。

4 在自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中引入光纖KVM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

在空管自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)過程中，引入光纖KVM矩陣系統(tǒng)可以得到多方面優(yōu)點(diǎn)，如下所示：

4.1 空間利用與分區(qū)安裝方面[1]

①將顯示端與處理端的安裝位置分離，即View可視端與Controller控制端分離，有助于統(tǒng)一的施工工藝，避免了塔臺(tái)、小區(qū)管制室的空間因后期各自專業(yè)的施工造成管制席位空間的凌亂；②增加了管制員的容膝空間；③處理主機(jī)安裝在機(jī)房，可以減少管制工作場(chǎng)所內(nèi)的主機(jī)運(yùn)行時(shí)的設(shè)備噪音，以及在管制工作場(chǎng)所的機(jī)柜內(nèi)免于安裝設(shè)備空調(diào)降溫系統(tǒng)。

4.2 靈活性方面

可根據(jù)需求配置鼠標(biāo)鍵盤跨屏顯示，便于顯示器與鍵鼠的整合使管制員操作多種設(shè)備更靈活。

4.3 安全性方面

①架構(gòu)既保證了席位的獨(dú)立性與系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，同時(shí)也滿足了席位間的協(xié)作需求；②集成塔臺(tái)系統(tǒng)與綜合輔助系統(tǒng)采用分散放置的方式，體現(xiàn)系統(tǒng)分級(jí)保障的同時(shí)，也為后續(xù)的維護(hù)與擴(kuò)容帶來極大的便利；

4.4 方便性方面[2]

①運(yùn)維監(jiān)控席采用半冗余的方式，在技保人員需要切換其他席位時(shí)，可通過光纖KVM矩陣備用鏈路切換塔臺(tái)席位遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)；②終端及服務(wù)器主機(jī)統(tǒng)一安裝于機(jī)房，設(shè)備故障時(shí)不用空管小區(qū)管制室與設(shè)備機(jī)房兩頭跑，提高一定維護(hù)人員工作效率；③設(shè)計(jì)中包含的監(jiān)控席，可以通過該席位實(shí)時(shí)定位KVM系統(tǒng)工作狀態(tài)，提高技術(shù)人員監(jiān)控光纖KVM系統(tǒng)的工作效率。

5 西南某地設(shè)備接入光纖矩陣的現(xiàn)狀

西南某地接入KVM光纖矩陣的現(xiàn)狀描述：在管制大廳中，ACC與APP的管制席位上，每一組（兩個(gè)）主、備席位的二所系統(tǒng)2臺(tái)SDD、2臺(tái)FDD和萊斯系統(tǒng)2臺(tái)SDD、2臺(tái)FDD，共計(jì)8臺(tái)機(jī)器接入一臺(tái)32路的光纖KVM矩陣主機(jī)，其中二所系統(tǒng)的席位機(jī)器具有備用鏈路（不經(jīng)過光纖矩陣主機(jī)）直接接入席位顯示器的功能。

顯示端的操作與切換方式：雙擊“左shift”+O，調(diào)出切換界面，可以切換出8臺(tái)機(jī)器，區(qū)調(diào)其他的席位類似。

切換說明：雙擊“左shift”（進(jìn)入觸發(fā)狀態(tài)，鍵盤小鍵盤上信號(hào)燈進(jìn)入閃爍狀態(tài)）＋“字母O”。

信號(hào)源選擇：通過“方向鍵”按“空格鍵”或“回車鍵”皆可確認(rèn)信號(hào)源，其中，“空格鍵”為確認(rèn)以視頻模式觀看此信號(hào)源，“回車鍵”為確認(rèn)以操作模式控制此信號(hào)源。

6 光纖KVM矩陣的應(yīng)急

西南某地關(guān)于光纖KVM矩陣的應(yīng)急，各類情況均可歸為如下4種情況：

6.1 光纖矩陣的“輸入端”故障

當(dāng)判斷光纖矩陣“輸入端”故障時(shí)；或者雙擊“左shift”+O，切換至所需的系統(tǒng)界面。

6.2 光纖矩陣的“輸出端”故障（顯示器端）

當(dāng)判斷光纖矩陣“輸入端”故障時(shí)（現(xiàn)象為：無法切換或者無法調(diào)出切換界面），使用當(dāng)前故障的席位的管制員需要使用就近席位SDD的界面進(jìn)行指揮；或者直接更換至就近的備用物理席位，并提醒關(guān)注帶班主任分扇區(qū)到對(duì)應(yīng)席位。

6.3 光纖矩陣的“KVM主機(jī)故障”

當(dāng)判斷光纖矩陣的“主機(jī)故障”時(shí)（現(xiàn)象為管制使用的一組席位＜兩個(gè)物理席位＞的顯示器同時(shí)黑屏），直接更換至備用物理席位，并提醒關(guān)注帶班主任分扇區(qū)到對(duì)應(yīng)席位。

6.4 光纖矩陣切換至備用鏈路—顯示器邊緣顯示“藍(lán)色”邊框（已切換到備用鏈路）

雙擊“左shift”+K+1，切換回主用鏈路；或者使用光纖的矩陣監(jiān)控，拖動(dòng)某主鏈路的主機(jī)在該顯示端；另一種方法，拔掉CON輸出端的備用鏈路光纖，使CON輸出端切換回主鏈路。

7 建設(shè)以及維護(hù)的相關(guān)建議

7.1 供電

來自不同的源頭電源，空管系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的供電規(guī)則需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜哂嘣O(shè)計(jì)，在單路供電出現(xiàn)異常時(shí)，以保障設(shè)備的供電依然正常[3]。這對(duì)供電的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，KVM光纖矩陣盒子的由兩路交流轉(zhuǎn)直流的進(jìn)行供電。因此供電的直流適配器需要從兩路不同的交流PDU取電。

7.2 散熱

光交換，使設(shè)備的發(fā)熱量比較大，安裝位置時(shí)候應(yīng)該選取在冷風(fēng)送風(fēng)口的位置；光纖矩陣主機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，存在大量的數(shù)據(jù)交換，致使光纖KVM矩陣主機(jī)的發(fā)熱量比較大，因此安裝位置的選擇盡量選擇在出風(fēng)口。

7.3 固件版本的統(tǒng)一穩(wěn)定性

KVM矩陣系統(tǒng)涉及主機(jī)端、顯示端、主機(jī)設(shè)備的固件版本，需要盡可能地保障三種設(shè)備的固件版本統(tǒng)一。

7.4 安裝位置的選擇

要便于維護(hù)盒子的鼠標(biāo)、鍵盤、串口、供電接口、USB接口、光纖接口，布線、安裝位置需要為未來維護(hù)提供較好的便捷性。

7.5 缺點(diǎn)

7.5.1 網(wǎng)絡(luò)安全方面：光纖矩陣方面的便捷性，帶遠(yuǎn)程訪問，多個(gè)終端的訪問，權(quán)限不好控制，對(duì)操作的溯源變得困難（比如事件調(diào)查、操作復(fù)現(xiàn)等）；多個(gè)終端切換訪問后，權(quán)限不好控制，操作的溯源變得困難。

7.5.2 引入光纖KVM矩陣系統(tǒng)后，增加了系統(tǒng)的故障節(jié)點(diǎn)，光纖KVM主機(jī)故障、光纖中斷、盒子故障、鼠標(biāo)鍵盤連接器故障，都將造成空管自動(dòng)化系統(tǒng)席位暫時(shí)無法使用。

8 結(jié)束語

總體而言，引入新的輔助設(shè)備是把“雙刃劍”，需要充分考慮、提前設(shè)計(jì)完備的安裝位置、應(yīng)急方式、操作便捷性，做好預(yù)判保障空管自動(dòng)化系統(tǒng)的整體安全。